Fluir. NEXUS Relações entre a água e a energia em ambientes construídos. Jornada URBENERE Vitória, 2015

Transcrição

1 Fluir e n g e n h a r i a a m b i e n t a l NEXUS Relações entre a água e a energia em ambientes construídos Ricardo Franci Gonçalves Eng. Civil e Sanitarista, PhD Zudivan Peterli Tecnólogo em Saneamento

2 Tópicos 1. Disponibilidade de água e energia 2. Conceituando o NEXUS 3. Consumo de energia no saneamento 4. Novas tecnologias 5. Recomendações

3 Disponibilidade de água

4 Cerca de 80 países enfrentam problemas com a falta de água

5 1 bilhão de pessoas não têm acesso à água tratada

6 10 milhões de mortes anuais causadas por água sem qualidade

7 40% da população mundial já está enfrentando falta ou cortes de água

8 Água potável no mundo em 2015 Fonte: OMS, 2015

9 Esgotamento Sanitário no mundo em 2015 Fonte: OMS, 2015

10 Indústria Florestal Cataguazes 2003: maior desastre ambiental do Brasil

11 Muitos países perdem de 40 a 50% de sua água tratada

12 Conflitos "Muitas das guerras deste século foram por causa de petróleo, mas as guerras do próximo século serão pela água." (Ismail Serageldin, vicepresidente do Banco Mundial, 1996) "A próxima guerra no Oriente Médio será pela água, e não pela política."(boutros Boutros-Ghali, Secretário Geral, Nações Unidas, 1991)

13 Banco Mundial: US$ 800 bilhões de investimentos em água na década

14 BRASIL A cada 100 litros de água disponível no Mundo litros estão no Brasil!

15 Distribuição dos recursos hídricos e da população no Brasil Recursos Hídricos (%) População (%) 80 7,0 Valores (%) ,5 6,4 15,7 15,1 6,5 42,7 6,0 28,9 3,0 0 Norte Centro- Oeste Sul Sudeste Nordeste Região

16 Previsão de disponibilidade hídrica no Brasil (Fonte: Ghisi, 2005) Diponibilidade Hídrica (m³ per capita/ano) C lassificação Classificação da Disponibilidade Hídrica segundo a ONU Maior que Muito Alta Alta M édia Baix a Muito Baixa M enor que Catastroficam ento baix a

17

18

19 Produção de Energia Elétrica Brasil Fonte: BEN, 2014.

20 Produção de Energia Elétrica Mundo Fonte: Naippe, 2009.

21 Consumo de energia no Mundo Necessidades energéticas crescentes Sobrexploração dos combustíveis fósseis Esgotamento das reservas Os EUA consomem anualmente ¼ de toda a energia produzida no mundo. O Canadá tem o maior consumo per capita. A China, o Brasil e a Índia são economias emergentes que têm aumentado muito os seus consumos de energia

22 Consumo de Energia Brasile mundo consumoanualé elevado. Elevado índice de desperdício. Brasil desperdício de R$15 bilhões.. Vilões: Processos industriais obsoletos; Sistemas de refrigeração, aquecimento e iluminação inadequados

23

24 NEXUS Água Água + Energia Energia + Alimentos Alimentos

25 2011 Conferência Internacional The Water Energy andfoodsecurity Nexus Solutionsfor the Green Economy. Como os três sistemas, energia, água e alimentos, se cruzam e se interconectam por ação humana. As ações relacionadas a um sistema podem afetar um ou ambos os sistemas.

26

27

28

29 Os números do problema no BRASIL

30

31

32 0,1 a 0,6 kwh/m3 0,1 a 0,6 kwh/m3 Manancial Captação e Transporte Disposição Corpo receptor Energia incorporada Tratamento de água Distribuição de água Tratamento p/ reuso Distribuição água de reuso Tratamento de esgoto Coleta de esgoto Usos da água: Agricultura, Residencial, Comercial, Industrial e Público

33 0,15 a 0,25 Dessalinização > 3,5 kwh/m3 kwh/m3 Manancial Captação e Transporte Disposição Corpo receptor Energia incorporada Tratamento de água Distribuição de água Tratamento p/ reuso Distribuição água de reuso Tratamento de esgoto Coleta de esgoto Usos da água: Agricultura, Residencial, Comercial, Industrial e Público

34

35 Manancial Captação e Transporte Disposição 0,05 a 0,3 kwh/m3 Corpo receptor Energia incorporada Tratamento de água Distribuição de água Tratamento p/ reuso Distribuição água de reuso Tratamento de esgoto Coleta de esgoto Usos da água: Agricultura, Residencial, Comercial, Industrial e Público 0,05 a 0,3 kwh/m3

36 Manancial Captação e Transporte Disposição Energia incorporada Tratamento de água Distribuição de água Tratamento p/ reuso Distribuição água de reuso Tratamento de esgoto Coleta de esgoto Corpo receptor 0,2 a 0,6 MBR kwh/m3 > 1,0 kwh/m3 Usos da água: Agricultura, Residencial, Comercial, Industrial e Público

37

38 Manancial Captação e Transporte Disposição Corpo receptor Energia incorporada Tratamento de água Distribuição de água Tratamento p/ reuso Distribuição água de reuso Tratamento de esgoto Coleta de esgoto Usos da água: Agricultura, Residencial, Comercial, Industrial e Público

39 Consumo de energia na produção de água de reúso

40 0,1 a 0,6 kwh/m3 Manancial 0,05 a 0,15 kwh/m3 Captação e Transporte Disposição 0,05 a 0,3 kwh/m3 0,1 a 0,6 kwh/m3 0,15 a 0,25 Dessalinização > 3,5 kwh/m3 kwh/m3 Energia incorporada Tratamento de água Distribuição de água Tratamento p/ reuso Distribuição água de reuso Tratamento de esgoto Coleta de esgoto Corpo receptor 0,1 a 0,6 kwh/m3 0,2 a 0,6 MBR kwh/m3 > 1,0 kwh/m3 Usos da água: Agricultura, Residencial, Comercial, Industrial e Público 0,05 a 0,3 kwh/m3

41 ÁGUA: 0,36 a 0,59kWh/m3 ESGOTO: 0,27 a 0,74 kwh/m3

42 UASB + FBAS UASB + FBAS Lodos Ativados Lagoa Anaerobia + Lagoa Facultativa Lagoa Anaerobia + Lagoa Facultativa Lagoa Anaerobia + Lagoa Facultativa Lagoa Anaerobia + Lagoa Facultativa Lodos Ativados Lodos Ativados Lodos Ativados Lagoa Facultativa UASB TS+Fan TS+Fan UASB + FBAS UASB + FBAS UASB + FBAS Lagoa Facultativa UASB + FBAS UASB + FBAS Lagoa Anaerobia + Lagoa Facultativa Lagoa Facultativa Capacidade de tratamento (L/s) UASB + FBAS UASB TS+FAn Lagoa Anaerobia + Lagoa Facultativa UASB UASB + FBAS UASB + FBAS Lodos Ativados Lodos Ativados Aeração Prolongada Lagoa Facultativa UASB + FBAS Lagoa Anaerobia + Lagoa Facultativa Lagoa Aerada + Lagoa Facultativa Lagoa Anaerobia + Lagoa Facultativa UASB + FBAS ETEs da CESAN -2015

43 50.0 ETEs da CESAN Q_L.A. (L/s) % Total Energia (kwh/ano) R$/ano , Lagoa Anaerobia + Lagoa Facultativa Lagoa Anaerobia + Lagoa Facultativa Lagoa Anaerobia + Lagoa Facultativa Lodos Ativados Lodos Ativados Lodos Ativados Lagoa Facultativa UASB TS+Fan TS+Fan UASB + FBAS UASB + FBAS UASB + FBAS Lagoa Facultativa UASB + FBAS UASB + FBAS Lagoa Anaerobia + Lagoa Facultativa Lagoa Facultativa UASB + FBAS UASB TS+FAn Lagoa Anaerobia + Lagoa Facultativa UASB UASB + FBAS UASB + FBAS Lodos Ativados Lodos Ativados Aeração Prolongada Lagoa Facultativa UASB + FBAS Lagoa Anaerobia + Lagoa Facultativa Lagoa Aerada + Lagoa Facultativa Lagoa Anaerobia + Lagoa Facultativa UASB + FBAS UASB + FBAS UASB + FBAS Lodos Ativados Lagoa Anaerobia + Lagoa Facultativa Capacidade de tratamento (L/s)

44

45 PROSAB: Desenvolvimento tecnológico MCT/FINEP, CAIXA, CNPq Edital 1: Processos anaeróbios Objetivos: SS e DBO (ef. 70%) Minimizar lodos Maximizar biogás Edital 2: Processos anaeróbios + aeróbios Objetivos: SS e DBO (ef. > 90%) Gerenciar lodos aeróbios Maximizar biogás Edital 3: (Processos anaeróbios + aeróbios) + desinfecção + reúso Objetivos: SS e DBO (ef. > 90%) Inativação patógenos Reúso

46 Novas ETEs anaeróbio aeróbio Custosmenores(I e O&M ~ 30 a 40%) Processos otimizados: menos energia (~40%) e lodo (~20%)

47 TRANSFERÊNCIA DE TECNOLOGIA ETE AJMAN (Emirados Árabes Unidos) 300 mil hab. UASB seguido de Biofiltro Aeróbio (UFES) ETE REZENDE (RJ) 30 mil hab.

48 Sabemos... O&G CO2 NOx SOx Rem. DOB5 Nitrificação Rem. P (f-q) Energia Biogás Desinf. Reuso UV Remoção DBO Co-digestão Lodo Aeróbio Lodo em excesso Lodo Filtrado

49 O que precisamos saber.. ETEs superavitárias? Água de reuso+energia

50 Balanço de energia = + 0,5 a 1,5 kwh/m3 -Combustão Biogás CO 2 Esgoto Tratamento Preliminar 1 UASB 2 Fotobiorreator 3 4 Separação (algas) Reuso Lodo Anaeróbio Co-digestão Precipitação Estruvita Hidrólise Lodo de algas Gaseificação 7 6 Ração Animal 5

51 Fluir e n g e n h a r i a a m b i e n t a l Parque Experimental ETE Araçás

52 Parque Experimental ETE Araçás

53 ETE Paranoá UASB + Lagoa Alta Taxa 70 mil hab

54 Projeto espanhol nascido na UFES... Piloto: FBR Soluções tecnológicas integradas para potencializar a geração de biocombustíveis em estações de tratamento de esgotos que utilizam processos à base de microalgas 54

55 Projeto espanhol nascido na UFES... Soluções tecnológicas integradas para potencializar a geração de biocombustíveis em estações de tratamento de esgotos que utilizam processos à base de microalgas 55

56 Projeto espanhol nascido na UFES... Soluções tecnológicas integradas para potencializar a geração de biocombustíveis em estações de tratamento de esgotos que utilizam processos à base de microalgas 56

57 Recomendações Condomínios Estabelecer códigos de conduta que incentivem a conservação de água e de energia; Prefeituras Municipais Coibir via legislação ou código de obras o desperdício de água e incentivar o reuso; Vedar o emprego de tecnologia para tratamento de água e esgoto que resulte em consumo exagerado de energia;

58 Governo do Estado Recomendações Desenvolver a integração das políticas de energia e de recursos hídricos; Criar legislação específica que limite o consumo de energia nos sistemas de saneamento (água e esgoto) e induza o aproveitamento de recursos do esgoto (água, energia e nutrientes).

59 Zudivan Peterli Ricardo Franci Gonçalves